Tipos de cargas

En la construcción, los tipos de cargas se refieren a diferentes influencias sobre un edificio o un componente - también en la ingeniería mecánica.

En el ámbito de la construcción o la estática estructural, se entienden principalmente las cargas derivadas de diversas causas. En particular, se refieren a las siguientes influencias:

  • Cargas propias
  • Cargas de nieve
  • Cargas de viento
  • Cargas de tráfico (de mobiliario, instalaciones, personas)
  • Cargas por terremotos
  • Cargas por impacto
  • Cargas por explosiones

Se distinguen estas cargas mencionadas en:

  • cargas permanentes (como por ejemplo cargas propias)
  • cargas variables (como por ejemplo nieve, viento y cargas de tráfico)
  • y cargas extraordinarias (como por ejemplo terremotos, impactos, explosiones)

Además, se pueden distinguir cargas estáticas o principalmente estáticas y cargas dinámicas o principalmente no estáticas. Las cargas principalmente estáticas son todas las mencionadas anteriormente. Incluso las cargas de viento y terremotos son, por definición, principalmente cargas estáticas. Esto significa que estas cargas cambian raramente. En las cargas dinámicas se asume que hay muchos cambios de carga (alternancia entre carga y descarga o cambio de dirección de la carga) durante la vida útil del componente. Estas ocurren en relación con anclajes con tacos, por ejemplo, en robots, grúas y ascensores, pero también trenes que pasan junto a muros antirruido o camiones que circulan por túneles generan cargas dinámicas en las instalaciones debido a la constante alternancia de presión y succión del viento generado por el movimiento.

En general, todas las fuerzas que actúan sobre una estructura o componente deben estar en equilibrio con las resistencias de la estructura – es decir, deben neutralizarse mutuamente, ya que de lo contrario el componente o edificio experimentaría un movimiento o desplazamiento. En ese caso, la estabilidad del edificio o componente no estaría garantizada.

El diseñador estructural o ingeniero debe realizar la planificación estructural y elaborar un cálculo estático para cada edificio relevante para la seguridad o componente (portante). Para ello, primero debe hacer las suposiciones de carga. De los diferentes casos de carga surgen diversas combinaciones de casos de carga que se componen de diferentes tipos de cargas mencionados, para las cuales se deben determinar las cargas relevantes y sumar cada una para obtener la carga total. En el cálculo estático, se comparan las influencias/cargas con las resistencias y se debe demostrar que las resistencias son mayores o iguales que las influencias. Así se garantiza la seguridad estructural del edificio. También se debe demostrar la funcionalidad teniendo en cuenta las cargas actuantes, para asegurar que un edificio no solo sea estable, sino que, por ejemplo, no experimente desplazamientos o deformaciones excesivas que podrían afectar la funcionalidad, como que una puerta deje de funcionar correctamente si el dintel superior se deforma demasiado y bloquea o impide la apertura de la puerta. En componentes muy delgados y largos, además se debe verificar la estabilidad, ya que estos componentes delgados generalmente no tienen problemas de capacidad portante, sino que pueden pandeare lateralmente como un soporte antes de alcanzar la capacidad portante real del soporte.

Las influencias a considerar pueden ser fuerzas. Las fuerzas pueden actuar axialmente (en dirección a un componente o un taco) o transversalmente al componente (taco). Así, las fuerzas axiales se denominan fuerzas de tracción o compresión, y las cargas que actúan transversalmente al componente o taco se denominan cargas transversales o también fuerzas de corte o cizalladura. La unidad de medida de las fuerzas es el "Newton" [N] o también kilo-Newton [kN]. Las unidades básicas de 1 N son: 1 kg ∙ m/s². 1 kN = 1.000 N. 1 kN corresponde en la Tierra aproximadamente a una fuerza de peso generada por una masa de 100 kg.

También pueden presentarse momentos (momentos de vuelco o torsión), que resultan de que una fuerza actúa con un brazo de palanca (distancia) sobre un componente. Los momentos de vuelco se producen, por ejemplo, en un armario de pared colgado, debido a que la carga actúa con una distancia a la pared sobre el armario y, por tanto, también sobre el anclaje. Los momentos de vuelco pueden originarse por cargas de tracción excéntricas o por cargas transversales con un brazo de palanca. En cargas de tracción excéntricas, la fuerza de tracción no actúa en el centro del componente o, en anclajes, no en el centro del patrón de conexión del taco. Los momentos de torsión generalmente solo pueden originarse por cargas transversales excéntricas que causarían una torsión del componente. Un ejemplo sería una llave inglesa que al girar una tuerca genera un momento de torsión en el tornillo. La unidad de un momento es un "Newton metro" [Nm] o también [kNm]. Este último es una fuerza de 1 kN que actúa con un brazo de palanca de 1,0 m.

Las cargas generan tensiones (también compresiones o deformaciones) en los componentes, que luego se comparan con las tensiones máximas posibles (antes: tensiones admisibles, hoy: valores de cálculo de la capacidad portante) en el componente. Las tensiones también pueden generarse por influencias o fluctuaciones de temperatura. Por ejemplo, el metal se expande con el aumento de temperatura. Los componentes que se expanden k

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